Бурение

Страница 3

C=mP, Н

Где:

m- число резцов в коронке, для коронки СМ5 диаметра 76 мм. m=16,

Р-удельная нагрузка на резец, принимаем 1.0 кН.

С=6*1.0=6.0 кН

Частота вращения коронки рассчитывается по формуле:

n=38.2υ0/(D1-D2) об/мин.

Где:

υ0 – окружная скорость коронки, принимаем 0,8 м/с.

D1 и D2 - наружный и внутренний диаметры коронки по резцам, для коронки СМ5 – 76 мм D1= 76мм, D2=59мм=0.059м.

n=38.2*0,8/(0,076+0,059)=226 об/мин.

Расход промывочной жидкости определяется по формуле:

Q=gD1 л/мин;

Где: g – удельный расход жидкости на один сантиметр диаметра коронки, принимаем 12 л/мин по таблице 3[8] для VI категории по буримости.

Q=12*7.6= 91,2 л/мин.

В интервале от 30 до 300 метров породы абразивные, монолитные VII-IX категории по буримости. По таким породам эффективна алмазная коронка А4ДП диаметром 59 мм.

Осевую нагрузку на коронку рассчитывают по формуле:

С=pS, H;

Где:

р- удельная нагрузка на 1 см2 торца коронки;

S- площадь торца коронки

Удельную нагрузку, по монолитным породам, рекомендуется принимать 1 кН/см2.

Площадь торца коронки составит:

S=πD2H/4- πD2B/4 см2;

D1=5.9cm, D2=4.2cm.

S=3.14(5.92-4.22)/4=13 cm2

C=1.0*13=13kH.

Частота вращения коронки рассчитывается по формуле:

n=38.2υ0/(D1-D2) об/мин.

Где:

υ0 – окружная скорость коронки, м/с.

D1 и D2 - наружный и внутренний диаметры коронки по резцам, для коронки СМ5 – 76 мм D1= 59мм, D2=42мм=0.042м.

Окружную скорость по этим породам следует принимать согласно рекомендациям ВИТР 4-4.5 м/с. Для высокоскоростного бурения принимаем максимальное значение 4.5 м/с.

n=38.2*4,5/(0,059+0,042)=1562,7 об/мин.

Расход промывочной жидкости можно рассчитать по формуле:

Q=π(D2-d2)υл/4, об/мин;

Где: D,d – диаметр коронки и бурильных труб, м.

υл- скорость восходящего потока промывочной жидкости м/с. рекомендуется 0,35-0,6. При бурении абразивных пород с промывкой скважины промывочной жидкостью малой вязкости скорость восходящего потока принимают по максимуму 0,6 м/с. Тогда

Q=3,14(0,0592-0,0542)0,6/4=26 л/мин.

Для бурения скважин диаметром 59 мм по абразивным породам ВИТР рекомендует принимать 25-35 л/мин.

На интервале 80-87 м разрез представлен породами повышенной трещиноватости IX категории по буримости. На этом интервале идет интенсивное поглощение промывочной жидкости. Для бурения используем одинарный колонковый снаряд с алмазной коронкой А4ДП диаметром 59 мм

Осевую нагрузку рассчитываем по формуле:

С=pS, H;

р=0,9 кН/см2, S=13см2

С=0,9*13=11,7 кН;

Частоту вращения по абразивным трещиноватым породам понижают в зависимости от степени трещиноватости( для сильно трещиноватых до 180- 200 об/мин). Вследствие того, что породы устойчивые принимаем на этом интервале частоту вращения принимаем 600 об/мин.

Расход промывочной жидкости можно рассчитать по формуле:

Q=π(D2-d2)υл/4, об/мин;

Где: D,d – диаметр коронки и бурильных труб, м.

υл- скорость восходящего потока промывочной жидкости.

Q=3.14(0.0592-0.0542)*0.75/4=33 л/мин.

По рекомендации ВИТР принимаем Q=40 л/мин.

5.Тампонирование скважин.

В геологическом разрезе имеется зона осложнений, в интервале 80-87м. В этой зоне залегают трещиноватые Кварцево-жильные образования. На этом интервале возможно поглощение промывочной жидкости. Величина раскрытия трещин δ=3мм., интенсивность поглощения частичное, подземные воды отсутствуют. При тампонировании данного интервала можно использовать цементные растворы и их разновидности: глинистые и полимерные пасты, синтетические смолы. Задачей тампонирования является кольматация трещин на данном интервале разреза. Связи с величиной раскрытия трещин δ=3мм. и с экономической точки зрения целесообразней всего использовать глинисто-цементную смесь, в качестве используем опилки как наиболее доступные и дешёвые.

Рассчитываем объем тампонажной смеси требуемой для кольматации зоны осложнения по формуле

VP=K[πD2(N+h0+h1)/4] м3;

Где: К- коэффициент, зависящий от радиуса проникновения смеси(1-5) проектом предусматривается К=2;

D- диаметр скважины, м;

N- мощность трещиноватой зоны N=7м;

h0,h1- мощность заполнения раствором выше и ниже мощности трещиноватости пласта h0=h1=3м.

VP=2[3,14*0,0592(7+3+3)/4]=0,087 м3;

Состав сухой смеси: глины-60%, цемента-20%, опилок-10%, воды-10%.

Количество сухой смеси для приготовления тампонажного раствора определяем по формуле:

Gcc=VP/[∑(ai/pi)+m∑(bi/pi)] т;

Где: VP-объем тампонажной смеси;

∑(ai/pi)-отношение массовых долей к плотности компонентов в сухой смеси;

∑(bi/pi)-отношение массовых долей компонентов жидкости к их плотности;

m-водоцементное отношение;

Gcc=0,174/[(0,6/3,15)+(0,2/1,6)+(0,1/0,04)+0,6(0,1/1)]=0,06 т.

Исходя из этого количество цемента равно:

Gц=0,06*20/100=0,012т;

Количество глины равно:

Gг=0,6*0,06=0,036 т;

Количество опилок равно:

Gо=0,06*0,1=0,06 т;

Количество воды равно:

GВ=0,06*0,01=0,06 т.

Плотность тампонажного раствора находим по формуле:

p=(Gcc+GB)/Vp т/м2;

Для тампонирования трещиноватых зон залегающих на глубине 150-200м. С плохой проницаемостью поглощающих горизонтов при тампонировании однорастворочными смесями, можно применять способ тампонирования с помощью пакеров. СКБ ВПО «Союзгеотехника» для тампонирования скважин диаметром 59мм. разработало комплект тампонажного инструмента ТУ-7, состоящего из герметизатора, пакеров и смесителя. Для тампонирования данной зоны требуется только два пакера опускаемых на бурильных трубах. Два пакера на бурильных трубах устанавливают на заданной глубине выше и ниже трещиноватой зоны. Затем через бурильную колонну прокачивают тампонажную смесь под давлением, тампонажная смесь проникает в трещины. Для тампонирования зоны закачивают рассчитанный объем тампонажной смеси.

Для проведения исследований в зоне осложнений требуется контрольно-измерительная аппаратура. Для измерения диаметров скважин используют каверномер КМ-38, его опускают в скважину на каротажном кабеле. Глубину залегания, число и мощность проницаемых зон, интенсивность поглощения промывочной жидкости используют расходомер ДАУ-3М. Уровень воды в скважине замеряется хлопушей. Для определения гранулометрического и минерального состава используют боковые пробоотборники БП. Для определения параметров тампонажной смеси предусмотрено использовать набор приборов: Конус «АзННИ», прибор ВИКА, имитатора для определения закупоривающей способности и прибор Микаэлиса.

6.Выбор оборудования и контрольно-измерительных приборов «КИП».

6.1. Обоснование выбора бурового оборудования и КИП.

Площадь проектируемых работ располагается в зоне экстремальных географических и климатических условий. Бурение производится в зимний период в течении двух лет. Рельеф местности спокойный, проектом предусмотрено высокооборотное алмазное бурение, поэтому используем высокооборотные буровые установки типа УКБ-4П. Достоинства УКБ-4П: малые затраты времени на монтажно-установочные работы, более благоприятными условиями для рабочих.

Техническая характеристика установки:

Установка представляет собой комплекс бурового и электрического оборудования, сведенный в один технологический блок, перевозимый без разборки. Установка предназначена для бурения вертикальных и наклонных геологоразведочных скважин алмазными и твердосплавными коронками, с отбором керна колонковыми снарядами и снарядами ССК.

В качестве привода предусмотрено использовать электродвигателя. Электроэнергия вырабатывается дизелем Д37Е-С2 с воздушным охлаждением и запуском от пускового двигателя.

В состав бурового оборудования установки входят: грязевый насос НБ3 120/40 ,труборазворот РЕ-1200, элеватор М3-50-80. В соответствии с уже выбранными размерами бурильных, колонковых и обсадных труб выбираем вспомогательный инструмент: ключи корончатые типа КК, ключи шарнирные трубчатые типа КШ служащие для свинчивания и развинчивания бурильных труб и забойных снарядов. Вспомогательный инструмент для осуществления спускоподъемных операций: подкладные вилки, разъемные хомуты, вертлюг-амортизатор.